Sản lượng là số máy, chi tiết hoặc phôi được chế tạo ra trong một đơn vị thời gian (năm, quí, tháng).
Sản lượng hàng năm của chi tiết được xác định theo cơng thức: N = Nì..m(1+ b/100)
Ở đây: N- số chi tiết được sản xuất trong một năm;
N1- số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm;
m - số chi tiết trong một sản phẩm (số máy);
b - số chi tiết được chế tạo thêm để dự phòng (b = 5-7%)
Nếu tính đến số a% chi tiết phế phẩm (chủ yếu trong các phân xưởng đúc và rèn) thì ta có cơng thức xác định N như sau:
N =N1..m(1+ a+b/100)
Trong đó:a = 3- 6%
Số lượng máy, chi tiết hoặc phôi được chế tạo theo một bản vẽ nhất định được gọi là seri (loạt). Mỗi một loại máy mới ra đời đều đánh số seri (số loạt)
2.6.1 Các dạng sản xuất
Mục tiêu:
- Trình bày được khái niệm và đặc điểm các dạng sản xuất; - Xác định đúng các dạng sản xuất trong thực tế đảm bảo hợp lý; - Có ý thức tự giác trong học tập.
Qui trình cơng nghệ mà ta thiết kế phải đảm bảo được độ chính xác và chất lượng gia cơng, đồng thời phải đảm bảo tăng năng xuất lao động và giảm giá thành. Qui trình cơng nghệ này phải đảm bảo được sản lượng đặt ra. Để đạt được các chỉ tiêu trên đây thì qui trình cơng nghệ phải được thiết kế thích hợp với dạng sản xuất.
Tuỳ theo sản lượng hàng năm và mức độ ổn định của sản phẩm mà người ta chia ra ba dạng sản xuất : sản xuất đơn chiếc, sản xuất hàng loạt và sản xuất hàng khối.
2.6.1.1 Sản xuất đơn chiếc
Sản xuất đơn chiếc là sản xuất có số lượng sản phẩm hàng năm rất ít (thường từ một đến vài chục chiếc), sản phẩm không ổn định do chủng loại nhiều, chu kỳ chế tạo lại khơng được xác định.
Sản xuất đơn chiếc có những đặc điểm sau:
- Tại mỗi chỗ làm việc được gia công nhiều loại chi tiết khác nhau (tuy nhiên các chi tiết này có hình dáng hình học và đặc tính cơng nghệ tương tự).
- Gia công chi tiết và lắp ráp sản phẩm được thực hiện theo tiến trình cơng nghệ (qui trình cơng nghệ sơ lược).
- Sử dụng các thiết bị và dụng cụ vạn năng. Thiết bị (máy) được bố trí theo từng loại và theo từng bộ phận sản xuất khác nhau.
Sử dụng các đồ gá vạn năng. Đồ gá chuyên dùng chỉ được sử dụng để gia công những chi tiết thường xuyên được lặp lại.
Không thực hiện được việc lắp lẫn hồn tồn, có nghĩa là phần lớn cơng việc lắp ráp đều được thực hiện bằng phương pháp cạo sửa. ở đây việc lắp lẫn hoàn toàn chỉ được đảm bảo đối với một số mối ghép như ren, mối ghép then hoa, các bộ phận truyền bánh răng và các bộ phận truyền xích.
- Cơng nhân phải có trình độ tay nghề cao.
- Năng suất lao động thấp, giá thành sản phẩm cao. Ví dụ, dạng sản xuất đơn chiếc là chế tạo các máy hạng nặng hoặc các sản phẩm chế thử, các sản phẩm được chế tạo theo đơn đặt hàng.
2.6.1.2 Sản xuất hàng loạt
- Sản xuất hàng loạt là sản xuất có sản lượng hàng năm khơng q ít, sản phẩm được chế tạo theo từng loạt với chu kỳ xác định, sản phẩm tương đối ổn định.
- Sản xuất hàng loạt là sản xuất phổ biến nhất trong ngành chế tạo máy (70^80% sản phẩm của ngành chế tạo máy được chế tạo theo từng loạt).
-Tại các chỗ làm việc được thực hiện một số ngun cơng có chu kỳ lặp lại ổn định.
- Gia công cơ và lắp ráp được thực hiện theo quy trình cơng nghệ (quy trình cơng nghệ được chia ra các nguyên công khác nhau).
- Sử dụng các máy vạn năng và chuyên dùng Các máy được bố trí theo quy trình cơng nghệ. Sử dụng nhiều dụng cụ và đồ gá chuyên dùng. Đảm bảo nguyên tắc lắp lẫn hồn tồn.
Cơng nhân có trình độ tay nghề trung bình.
Tuỳ theo sản lượng và mức độ ổn định của sản phẩm mà người ta chia ra: sản xuất hàng loạt nhỏ, sản xuất hàng loạt vừa và sản xuất hàng loạt lớn.
Sản xuất hàng loạt nhỏ rất gần với sản xuất đơn chiếc, còn sản xuất hàng loạt lớn rất gần với sản xuất hàng khối.
Ví dụ, dạng sản xuất hàng loạt có thể là chế tạo máy công cụ, chế tạo máy nơng nghiệp…
Trong dạng sản xuất hàng loạt vừa có thể tổ chức các dây chuyền sản xuất linh hoạt (dây chuyền sản xuất thay đổi). Điều này có nghĩa là sau một khoảng thời gian nhất định (2-3 ngày) có thể tiến hành gia cơng loạt chi tiết khác có kết cấu và qui trình cơng nghệ tương tự.
2.6.1.3. Sản xuất hàng khối
Sản xuất hàng khối là dạng sản xuất có sản lượng rất lớn, sản phẩm ổn định trong thời gian dài (có thể từ 1 đến 5 năm).
Sản xuất hàng khối có những đặc điểm sau đây:
Tại mỗi vị trí làm việc (chỗ làm việc) được thực hiện cố định một nguyên cơng nào đó.
Các máy được bố trí theo quy trình cơng nghệ rất chặt chẽ.
Sử dụng nhiều máy tổ hợp, máy tự động, máy chuyên dùng và đường dây tự động.
Gia công chi tiết và lắp ráp sản phẩm được thực hiện theo phương pháp dây chuyền liên tục.
Sử dụng đồ gá chuyên dùng, dụng cụ chuyên dùng và các thiết bị đo tự động hoá.
Đảm bảo nguyên tắc lắp lẫn hoàn toàn.
Năng suất lao động cao, giá thành sản phẩm hạ.
Cơng nhân đứng máy có trình độ tay nghề khơng cao nhưng thợ điều chỉnh máy lại có trình độ tay nghề cao.
Ví dụ, dạng sản xuất hàng khối có thể là chế tạo ơ tơ, chế tạo máy kéo, chếtạo vòng bi, chế tạo các thiết bị đo lường, Sản xuất hàng khối chỉ có thể manglại hiệu quả kinh tế đối với sản lượng của chi tiết (hoặc của sản phẩm) đủ lớn, khi mà tất cả mọi chi phí cho việc tổ chức sản xuất hàng khối được hoàn lại và giá thành một đơn vị sản phẩm nhỏ hơn so với sản xuất hàng loạt.
Hiệu quả kinh tế khi chế tạo số lượng lớn sản phẩm được tính theo cơng thức:
K L S S C N Ở đây: N - số đơn vị sản phẩm:
C - chi phí cho việc thay đổi từ dạng sản xuất hàng loạt sang dạng sản xuất hàng khối;
Sl - giá thành của một đơn vị sản phẩm trong sản xuất hàng loạt; Sk - giá thành của một đơn vị sản phẩm trong sản xuất hàng khối.
Điều kiện xác định hiệu quả của sản xuất hàng khối trước hết là sản lượng và mức độ chun mơn hố của nhà máy đối với từng loại sản phẩm cụ thể. Nhưng điều kiện thích hợp nhất của sản xuất hàng khối là chỉ chế tạo một loạt sản phẩm với một kết cấu duy nhất.
Tuy nhiên, với sự phát triển của khoa học và kỷ thuật thì kết cấu của sản phẩm cũng cần được thay đổi để có chất lượng hồn thiện hơn. Trong những trường hợp như vậy quy trình cơng nghệ cũng cần được hiệu chỉnh lại.
q - số lượng sản phẩm (hoặc chi tiết) được chế tạo ra trong thời gian F. Ví dụ, trong một ngày làm việc 8 giờ, ta có: F = 8 x 60 phút = 480 phút. Giacông được q = 160 chi tiết. Như vậy nhịp xản xuất t = 480/ 160= 3 phút. Có nghĩa làthời gian của mỗi nguyên công là 3 phút (kể cả vận chuyển) hoặc là bội số của 3 (ví dụ, ở nguyên công cắt răng cần có 4 máy làm việc mới kịp cho
ngun cơng trước đó bởi vì mỗi máy cắt một chi tiết mất 12 phút tức là bội số của 3).
Xác định dạng sản xuất
Sau khi xác định được sản lượng hàng năm N của chi tiết theo công thức (1.2) ta phải xác định khối lượng của chi tiết. Khối lượng Q của chi tiết được xác định theo công thức :
Q = V.g
Ở đây: V- thể tích của chi tiết (dm3);
g -khối lượng riêng của vật liệu (g của thép là 7,852kg/dm3; g của gang dẻo là 7,2kg/dm3; g của gang xám là 7kg/dm3 ; g của nhôm là 2,7kg/dm3 và g của đồng là 8,72kg/dm3 ).
Khi có N và Q dựa vào bảng 1.1 để chọn dạng sản xuất phù hợp .
Khi thiết bị đồ án môn học và đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy sinh viên thường gặp các dạng sản xuất hàng loạt vừa, hàng loạt lớn và hàng loạt khối để thiết kế quy trình cơng nghệ với các đồ gá chuyên dùng , máy chuyên dùng , máy bán tự động , dao đặc chủng v.vv…
Bảng 1.1: Xác định dạng sản xuất
Dạng sản xuất
Số lượng chi tiết
> 200kg 4200kg <4kg Sản lượng hàng năm Đơn chiếc <5 <10 <4kg Loạt nhỏ 55100 10200 100500 Loạt vừa 100300 5005000 500050000 Hàng khối >1000 >5000 >50000
Câu hỏi
Câu 1: Thế nào là qui trình cơng nghệ? Trình bày ngun cơng, gá, vị trí,
bước, đường chuyển dao?
Câu 2: Trình bày khái niệm và đặc điểm các dạng sản xuất?
2.7 Phương pháp thiết kế q trình cơng nghệ gia cơng chi tiết máy
Mục tiêu:
- Hiểu ý nghĩa và trình tự thiết kế qui trình cơng nghệ;
- Các bước thực hiện một qui trình cơng nghệ trong nghành cắt gọt cơ khí.
2.7.1 Ý nghĩa của cơng việc thiết kế qui trình cơng nghệ
Thiết kế q trình cơng nghệ gia công chi tiết máy là một nội dung cơ bản của giai đoạn chuẩn bị sản xuất.
Q trình cơng nghệ được thiết kế nhằm mục đích hướng dẫn cơng nghệ, lập các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, kế hoạch sản xuất và điều hành sản xuất của sản phẩm:
Trong điều kiện hiện nay do nhu cầu xã hội về đa dạng hóa sản phẩm, yêu cầu sử dụng khác nhau, nên tính chất và hình dang củasản
phẩm cũng ln có những điểm khác nhau. Để sản xuất có thể đáp ứng nhu cầu này người ta thiết kế các q trình cơng nghệ linh hoạt, (q trinh
cơng nghệ mềm). Quá trình cơng nghệ linh hoạt không những đáp ứng’
được nhu cầu sử dụng khác nhau mà cịn có ý nghỉa lớn trong việc sản xuất các phụ tùng thay thế.
Một q trình cơng nghệ được xác lập phải có một 'độ tin cậy theo yêu cầu nhất định. Độ tin cậy này chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khách quan và chủ quan.
Có 2 trường hợp thiết kế q trình cơng nghệ. Một là khi thiết kế một nhà máy mới, hai là trong những điều kiện của một nhà máy đang hoạt động
Muốn thiết kế quy trình cơng nghệ phải có các tài lỉệu ban đầu sau :
- Bản vẽ chế cạo của chi tiết với đầy đủ mặt cắt. hình chiếu (ghi đầy đủ kích thước, dung sai và các điều kiện kỹ thuật khác, ghi rõ những chỗ cần gia công đặc biệt, vật liệu, phương pháp nhiệt luyện, độ cứng yêu cầu).
- Sản lượng chi tiết kể cả thành phần dự trữ cùng những điều kiện hạn chế khác của sản phẩm.
- Hình vẽ bộ phận của sản phẩm, trong đó có chi tiết gia cơng. - Những tài liệu và thiết bị. máy công cụ, dụng cụ, đồ gá. - Các sổ tay cơng nghệ chế tạo máy.
2.7.2 Trình tự thiết kế QTCN
Khi tiến hành thiết kế quá trình cơng nghệ gia cơng cơ của một chi tiết hay một sản phẩm cần thực hiện những bước sau đây:
- Tìm hiểu tinh năng sử dụng, điều kiện làm việc của chi tiết hay sản phấm, tính ổn định của sản phầm trong nhu cầu sử dụng của xã hội.
- Nghiên cứu về yêu cầu kỹ thuật, kết cấu của chi tiết, sản phẩm; - Xác định quy mô sản xuất và điều kiện sản xuất.
- Xác định thứ tự các nguyên công. Cách gá đặt chi tiết, lập sơ đồ các nguyên công.
- Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi. - Chọn máy cho mỗi nguyên công.
- Xác định lượng dư và dung sai cho các nguyên cơng. (căn cứ vào đó xác định kích thước cần thiết của phơi.
- Xác đinh dụng cụ cắt và dụng cụ kiếm tra. Thiết kế những dụng cụ đặc biệt. - Xác định các thông số công nghệ (chế độ cắt, v.v...)
- Xác định các đồ gá; thiết kế những đồ gá khi cần. - Xác định bậc thợ.
- Định mức thời gian và năng suất, so sánh với phương án kinh tế. - Lập phiếu công nghệ.
Tùy theo điều kiện, khả năng công nghệ của từng nơi, từng lúc việc thiết kế một q trình cơng nghệ có thể được tiến hành theo nhiều cách khác nhau.
2.7.3 Một số bước thiết kế cơ bản
- Xác định kích thước phơi; - Xác định thứ tự gia công;
- Thiết kế nguyên công: Xác định phương pháp gia công. Chọn máy công cụ. Xác định các bước công nghệ. Xác định chế độ cắt. Định mức thời gian gia công. Xác định số lượng máy và thợ cần thiết.
Tùy theo khả năng và mức độ tận dụng các q trìnhcơng nghệ điển hình, các q trình cơng nghệ đang ápdụng đạt hiệu quả tốt mà tính chất và khối lượng thiết kế quá trình công nghệ ứng với nhiệm vụ gia công khác nhau. Nghĩa là một q trình cơng nghệ có thểđược thiết kế hoàn toàn mới, hoặc có thể được xây trên cơ sở điều chỉnh và bổ sung quy trình cơng nghệ sẵn có trong thực tế. Sau đây là nội dung các bước thiết kế cơ bản.
Tính cơng nghệ trong kết cấu là một tính chất quan trọng của sản phẩm hoặc chi tiết cơ khí nhằm đảm lượng tiêu hao kim loại ít nhất, khối lượng gia cơng lắp ráp ít nhất, giá thành chế tạo thấp nhất trong điều kiện và quy mồ sản xuất nhất định. Khi nghiên cứu nâng cao tỉnh công nghệ trong kết cấu cơ khí cần phải hiểu những cơ sở sau đây:
- Tính cơng nghệ của kết cấu cơ khí phụ thuộc nhiều vào quy mơ sản xuất cũng như tính chất hàng loạt của sản phẩm.
- Tính cơng nghệ của kết cấu phải được nghiên cứu đồng bộ đốivới kết cấu tổng thể của sản phẩm, không tách riêng từng phần tử kết cấu, trên cơ sở đảm bảo chức năng và điều kiện làm việc của nó.
- Tính cơng nghệ của kết cấu phải được chú trọng triệt để trong từng giai đoạn của quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí.
- Tính cơng nghệ của kết cấu cần được nghiên cứu theo điều kiện sản xuất cụ thể.
Vì khối lượng lao động và vật liệu tiêu hao chỉ có thể được xác định chính xác nếu q trình cơng nghệ đã được thiết kế hồn chinh, nên tính cơng nghệ trong kết cấu cơ khí thường được đánh giá gần đúng theo những chỉ tiêu sau:
Trọng lượng kết cấu nhỏ nhất.
Sự dụng chi tiết máy và bề mặt trên chi tiết máy. Thống nhất, tiêu chuẩn
Kết cấu hợp lý để gia cơng cơ khí, lắp ráp thuận tiện (ít mối lắp ghép, chuỗi kích thước hơp lý tính lắp lẫn thích hợp, tạo khả năng lắp ráp năng suất cao.
Đế đảm bảo hiệu quả chung của q trình chế tạo sản phẩm thì tính cơng nghệ trong kết cấu sản phẩm phải được chú trọng nghiên cứu, phê phán từ khi bắt đầu thiết kế kết cấu sản phẩm. Trước khi tiến hành thiết kế quá trình cơng nghệ cho sản phẩm phải kiểm tra hệ thống tính cơng nghệ trong kết cấu của các chi tiết, cụm, bộ phận trong kết cấu tổng thể của sản phẩm. Trên cơ sở các bản vẽ chế tạo. Cần đặc biệt quan tâm đến mối liên hệ giữachức năng, điều kiện làm việc vàtính cơng nghệ trong kết cấu cơ khí, tránh đề ra các yêu cầu kỹ thuật q cao khơng cần thiết, hạn chế chi phí sản xuấtnói chung. Đối với quá trình cắt gọt chi tiết máy thì tính cơng nghệ trong kết cấu chi tiết máy đều xét trên cơ sở các yêu cầu cụ thể như sau:
- Giảm lượng vật liệu cắt gọt bằng cách thiết kế phôi và các bề mặt gia công hợp lý, xác định chính xác lương dư gia công, giới hạn khối lượng cắt gọt chỉ ở những bề mặt quan trọng.